복합 구조물의 레이더 반사면적 해석 프로그램 개발

권현웅,홍석윤,송지훈,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Song, Jee-Hun 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.4

본 연구에서는 복합 구조물의 레이더 반사면적을 해석하기 위한 프로그램 RACSAN을 개발하였다. 본 프로그램은 물리 광학을 기초로 한 고주파 대역에서의 키르히호프 근사법을 기반으로 하고 있다. 또한, 본 프로그램은 물리/기하 광학 혼합방법을 이용하여 복합 구조물의 다중 반사 효과를 고려 할 수 있다. 즉, 기하 광학을 이용하여 다중 반사 시 유효면적을 계산하고 최종 반사면에서는 물리광학을 이용하여 레이더 반사면적을 해석한다. 개발된 프로그램의 신뢰성 확보를 위하여 이론해가 있는 구조물들의 결과들과 비교하여 본 프로그램이 복합 구조물의 레이더 반사면적 해석에 유용하게 사용될 수 있는 것을 확인하였다. In this paper, radar cross section (RCS) analysis program, RACSAN has been developed to predict RCS of complex structures. RACSAN is based on the high frequency range analysis method of Kirchhoff approximation in physical optics (PO). This program can present RCS including multi-bounce effect in complex structures by combination of geometric optics (GO) and PO method. GO method has a concern in the evaluation of the effective area, and PO method is involved in the calculation of RCS for the final effective area that is evaluated by GO method. Comparisons of the predicted results and analytical solutions showed that the developed program could be an effective tool for predicting RCS in complex structures.

알베리히 무반향 코팅재 효과를 고려한 잠수함의 음향 표적강도 해석

권현웅,홍석윤,김화묵,송지훈,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Kim, Hwa-Muk,Song, Jee-Hun 해양환경안전학회 2013 해양환경안전학회지 Vol.19 No.4

음향 표적강도는 잠수함의 생존성을 보장하기 위한 중요한 설계 고려 요소이다. 잠수함이 대형화 됨에 따라 음향 표적강도 저감을 위한 대표적인 방법으로 알베리히 무반향 코팅재가 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 규칙적으로 배열된 알베리히 무반향 코팅재 단위 셀에 대해 유한요소법을 이용하여 음압 투과반사 계수를 해석하였다. 해석 결과는 문헌의 실험결과와 비교 검증하였다. 또한, 잠수함의 음향 표적강도 계산시 해석된 코팅재의 입력 임피던스를 이용하여 반사계수를 고려하였다. 마지막으로 알베리히 무반향 코팅재 적용에 따른 음향 표적강도 감소 효과(Case 1: 10dB, Case 2: 6dB)를 확인하였다. Acoustic target strength (TS) is one of the most considerable design elements for survival capacities of the submarine. It needs to reduce acoustic TS that submarines are getting larger and larger, Alberich anechoic coatings are widely used as the representative method. In this paper, the finite element method (FEM) is used to analyze the reflection and transmission coefficients of Alberich anechoic coatings, which have periodic unit cells. The FEM results are compared with experimental results in the literature. Moreover, acoustic TS for the submarine is analyzed by using that result. Finally, it is shown that acoustic TS (Case 1: 10dB, Case 2: 6dB) are reduced due to the use of Alberich anechoic coatings.

탄성이론을 이용한 소나 다층구조물의 음향 수신 성능해석

권현웅,홍석윤,송지훈,김성희,전재진,서영수,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Song, Jee-Hun,Kim, Sung-Hee,Jeon, Jae-Jin,Seo, Young-Soo 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.4

수중무기체계에 있어 소나 탐지 성능은 생존성 향상을 위한 중요한 인자이다. 소나의 음향수신 성능을 파악하기 위해서 탄성이론을 이용하여 소나 다층구조의 음향 성능을 해석하였다. 단순구조물에 대하여 탄성이론을 적용하여 얻은 본 해석 결과를 상용해석프로그램인 ANSYS와 비교하였고, 만족할만한 결과를 얻었다. 검증된 탄성이론을 이용하여 소나 다층구조의 층별 두께 변화에 따른 음압 및 반향음 감소 해석을 수행하였다. 무반향(anechoic)층의 두께가 증가할수록 주파수에 따른 음압이 고르게 분포하고 반향음 감소량이 약간 증가하는 것을 확인하였다. 비결합(decoupling)층과 스틸(steel)층의 경우 두께에 따른 음압의 변화는 거의 없으나 두꺼워질수록 반향음이 약간 감소하는 결과를 나타내었다. 탄소강화플라스틱(Carbon Reinforced Platic, CRP)층의 두께 변화는 음압과 반향음 감소량에 영향이 없는 것을 확인하였다. 따라서 소나 다층구조의 음향성능을 높이기 위해서는 무반향층을 두껍게 하고, 비결합층, 스틸층과 탄소강화플라스틱층은 최소화하는 것이 바람직할 것으로 예상된다. SONAR detection performance is one of the key survivability factors in underwater weapon systems. In order to catch the acoustic ability of SONAR, multilayer SONAR structures are analyzed using the elastic theory. The applied results for the simple models are compared with those from commercial program, ANSYS, and the reliable results are obtained. The analysis of sound pressure level (SPL) and echo reduction (ER) by the thickness change of multilayer SONAR structures are performed using the verified elastic theory. As the thickness of anechoic layer is increased, SPL is distributed evenly and ER is increased slightly with the frequency. In decoupling layers and steel layers, SPL are hardly changed and ER is slightly decreased with the thickness increase of those layers. SPL and ER are not affected by the thickness change of the carbon reinforced plastic (CRP) layer. Therefore, to improve the acoustic ability of multilayer SONAR structures, the thickness increase of the anechoic layer and minimization of the decoupling layer, steel layer and CRP layer are desirable.

크루즈선박용 허니컴 패널의 차음 성능 해석

권현웅,홍석윤,노재욱,송지훈,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Roh, Jae-Ouk,Song, Jee-Hun 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.2

본 연구에서는 허니컴 패널의 지배방정식을 이용하여 경계행렬식을 유도하였고, 이를 전달행렬법에 적용하여 허니컴 패널을 적용한 차음패널에 대한 해석 이론을 정립하였다. 또한, 허니컴 패널을 선박용 차음패널의 표면재로 적용하여 차음성능을 분석하였고, 철판을 표면재로 적용한 기존의 선박용 차음패널과 차음성능을 무게 당 감음량 기준으로 비교 분석하였다. 그 결과, 허니컴 패널의 차음성능이 0.35 mm 철판에 비해 STC 기준으로 2dB 높게 나와 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 철판을 사용한 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, 허니컴 패널을 표면재로 사용한 차음패널의 면밀도가 철판을 사용한 차음패널에 비해 약 $5.2kg/m^2$ 가볍게 나타났고, 이는 약 31.7 % 무게 감소를 의미한다. In this paper, the interface matrix of honeycomb composite panel has been derived by the governing equation of a honeycomb sandwich panel. The interface matrix of honeycomb panel is added to the previously developed transfer matrix method, thus analysis of the multi-layered insulation composite panel with honeycomb is accomplished. Furthermore, predictions of sound transmission loss(STL) for the ship's insulation panel with honeycomb and mineral wool are presented. The insulation performance of the honeycomb used for skin of the ship's insulation panel is better than that of 0.35 mm steel panel by 2dB, approximately. Although honeycomb panel has inefficient insulation performance beside steel panel, honeycomb panel achieve improvements in the performance of weight reduction. The surface density of the panel with honeycomb is rather than with steel by $5.2kg/m^2$. It is decrease in weight by 31.7 %.

첨단 함형의 레이더 반사면적 해석

권현웅,홍석윤,이광국,김종철,나인찬,송지훈,Kwon, Hyun-Wung,Hong, Suk-Yoon,Lee, Kwang-Kook,Kim, Jong-Chul,Na, In-Chan,Song, Jee-Hun 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.5

In this paper, Radar cross section (RCS) calculations of advanced naval vessels model with RCS reduction methods are simulated and RCS results are discussed. Especially, this paper are mainly focusing on the facts influencing on RCS, the ways minimizing RCS and material characteristics of RCS changing-rate. RCS analysis results are given for a DDG-1000 type advanced naval vessels, which show that as the elevation angle increased 10 degree, the mean RCS value increased 23.91 dBsm. Also, as the superstructure angle increased 6 degree, the mean RCS value reduced 1.27 dBsm. Finally, the radar absorbing material attachment at the front and back superstructure have been reduced 2.27 dBsm in terms of mean RCS value. 본 연구에서는 첨단 함형에 레이더 반사면적 감소기술을 적용하고 특성을 분석하였다. 특히, 레이더 반사면적에 영향을 주는 요소, 레이더 반사면적을 최소화 하는 방안, 표적의 특수 재질 물성에 대한 레이더 반사면적의 변화 영향을 고찰하였다. DDG-1000 type 첨단 함형의 함정 고각별 레이더 반사면적 해석 결과 고각이 10도 높아짐에 따라서 RCS 평균값이 23.91 dBsm 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 함정 상부구조물의 경사각이 6도 증가함에 따라서 RCS 평균값이 1.27 dBsm 감소하는 것을 확인하였다. 마지막으로 상부구조물 앞면과 뒷면에 전파흡수체를 부착한 경우 RCS 평균값이 2.27 dBsm 감소 하는 것을 확인하였다.

파워흐름해석법을 이용한 무인잠수정의 수중방사소음해석

권현웅(Kwon, Hyun-Wung),홍석윤(Hong, Suk-Yoon),이상영(Lee, Sang-Young),황아롬(Hwang, A-Rom),송지훈(Song, Jee-Hun) 한국소음진동공학회 2012 한국소음진동공학회 논문집 Vol.22 No.4

Power flow finite element method(PFFEM) combining power flow analysis(PFA) with finite element method is efficient for vibration analysis of a built-up structure, and power flow boundary element method(PFBEM) combining PFA with boundary element method is useful for predicting the noise level of a vibrating complex structure. In this paper, the coupled PFFE/PFBE method is used to investigate the vibration and radiated noise of the unmanned underwater vehicle(UUV) in water. PFFEM is employed to analyze the vibrational responses of the UUV, and PFBEM is applied to analyze the underwater radiation noise. The vibrational energy of the structure is treated as an acoustic intensity boundary condition of PFBEM to calculate underwater radiation noise. Numerical simulations are presented for the UUV in water, and reliable results have been obtained.

파워흐름해석법을 이용한 중고주파수 대역 소음해석 프로그램 개발

권현웅(Hyun-Wung Kwon),송지훈(Jee-Hun Song),홍석윤(Suk-Yoon Hong) 대한조선학회 2012 大韓造船學會 論文集 Vol.49 No.5

중고주파수 대역의 회전형 압축기 진동소음 해석

권현웅(Kwon, Hyun-Wung),송지훈(Song, Jee-Hun),홍석윤(Hong, Suk-Yoon),하종훈(Hwa, Jong-Hun) 한국소음진동공학회 2012 한국소음진동공학회 논문집 Vol.22 No.11

Power flow analysis(PFA) is introduced for solving the noise and vibration analysis of system structures in medium-to-high frequency ranges. The vibration analysis software, $PFADS_{C++}$ R4 based on power flow finite element method(PFFEM) and the noise prediction software, $NASPFA_{C++}$ R1 based on power flow boundary element method(PFBEM) are developed. In this paper, the coupled PFFE/PFBE method is used to investigate the vibration and radiated noise of the rotary compressor. PFFEM is employed to analyze the vibrational responses of the rotary compressor, and PFBEM is applied to analyze the radiation noise around rotary compressor. The vibrational energy of the structure is used as an acoustic intensity boundary condition of PFBEM. Numerical simulations are presented for the rotary compressor, and reliable results have been obtained.

Beam Tracing 기법을 이용한 수동 소나 센서의 수신 음압해석 프로그램 개발

권현웅(Hyun-Wung Kwon),홍석윤(Suk-Yoon Hong),송지훈(Jee-Hun Song),전재진(Jae Jin Jeon),서영수(Young-Soo Seo) 대한조선학회 2013 大韓造船學會 論文集 Vol.50 No.3

고부가가치선 선실의 소음 저감용 복합패널의 차음특성 해석

권현웅(Hyun-Wung Kwon),홍석윤(Suk-Youn Hong),길현권(Hyun-Gwon Kil),김화묵(Hwa-Muk Kim),송지훈(Jee-Hun Song) 한국해양공학회 2012 韓國海洋工學會誌 Vol.26 No.3

Recently, as the importance of the interior noise in a ship cabin has risen, ship builders have becomeconcerned about the use of noise reduction panels to reduce cabin noise. The results of previous researches have been based on analytical and experimental methods using simple sandwich panels. However, panel structures are becoming more complex to improve the transmission loss. Thus, researches that analyze the transmission loss of a panel are reaching the limit of study. This paper reports on research that was performed to determine the sound transmission characteristics of multi-complex panels applicable to high value-added vessels. It presents comparisons between analytical methods and experimental results by using a mini-reverberant chamber with components of sound attenuation panels, including the core and surface materials. The sound transmission loss of multi-complex panels are also analyzed in terms of the influences of the inside perforate plates and air gap thickness on the attenuation. Finally, the multi-complex panel with the highest noise attenuation is proposed based on the analysis results and experimental results in mini-reverberant chamber, which wereverified using a real-size reverberant chamber.